专利名称：光学互连系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤连接器领域。
背景技术：
诸如计算机、网络接口、路由器内的电路板之类电子数据通信设备的连接通常是利用电连接器来实现的。对此，现在经常利用标准的RJ型电话插头和插孔以及标准的电话接线将数据通信设备相互连接。在数据通信应用方面还经常采用其它标准类型的电连接器，例如9脚、15脚或25脚的D-超小型(D-subminiature)连接器。因此，数据处理设备的制造商已对其产品的电路板和物理配置进行了设计，以便接纳这些类型的连接器。
然而，由于数据通信领域的进步，希望用光缆接线来代替电缆接线，以便使信号可以随着光线在光缆中的传播而在设备构件之间传送，而不是作为电信号在导电线之间传送。
发明概要因此，希望能提供一种转接器或光学插座，它可以安装在一电路板内，利用通常被电插座占据的印刷电路板上的安装孔直接或插入地(drop-in)替换标准的电插座，并允许光纤插座连接于光缆。
根据本发明的一实施例，提供了一种能替换标准电插座的光电插座。该光电插座包括壳体和多个用于连接电路的电气端子，壳体上具有用于接纳光学插头的插孔，插头上联有光缆。各端子最好是布置在一个预定的阵列中，该阵列对应于一标准电插座的端子阵列(或轨迹)。一光电转换电路设置在壳体内，它可以将来自光插头的光信号转换成电信号，通过各端子传送至电路，并可以将来自电路的电信号通过端子转换成光信号，再传送给光插头。光电转换电路最好包括一发光二极管或二极管激光器，以便将电信号转换成光信号并沿光缆传播，以及一光电二极管或光电晶体管，以便接收沿光缆传播的光信号并将其转换成电脉冲而传送至电路。
根据本发明的又一个实施例，是将光电插座构造成能插入式地替换RJ型模块化插座。RJ型插座是电话和数据通信领域大量生产和广泛使用的插座。这些插座比较经济和紧凑，无需专门训练的人员就能很方便地连接或脱卸。此外，由于RJ型插座可广泛用于家庭和商务用的电话插座，所以大多数人已经熟悉了插座的连接和脱卸。根据该实施例，与想要替换的最小的标准RJ型插座相比，光电插座的壳体的外尺寸不比它大。光电插座的壳体最好是大致矩形的，基本上与想要插入式替换的标准RJ型插座的外尺寸相一致。另外，根据该实施例的光电插座的安装结构和电端子是布置在一个预定阵列内，其与标准RJ型插座的端子阵列和安装结构相同。例如，若将光电插座构造成能插入式地替换PCB(印刷电路板)安装的RJ型插座，则它将包括一对安装柱以及一电气端子阵列，其位置和尺寸与标准的PCB安装的RJ型插座的安装柱和端子阵列相同。或者，如果将光电插座构造成能插入式地替换表面安装的RJ型插座，则电气端子被构造成表面安装接触件，并且布置在一个位置和尺寸与标准型表面安装的RJ型插座的位置和尺寸相同。
根据该实施例的又一个方面，提供了一个可容纳光缆端部的光学插头，其形状和机械功能类似于RJ型插座的标准模块化插头。对此，插头具有大体矩形的形状，并包括一弹性插头掣子，其形状和功能类似于标准的RJ型插头上的插头掣子的形状和功能。在这种方式下，提供了一种新颖的光学插头和光电插座，其尺寸、形状和机械功能类似于大多数人熟悉的传统RJ型插头和插座。这样还可以使人们无需熟悉一个新的机械互连系统就可以使用该光纤系统。
根据本发明的又一个实施例，提供了一种机构，当把光学插头从光电插座拔出时，该机构可以使光电插座内的发光源(例如LED或二极管激光器)截止。由于可防止光信号冲击人的眼睛，所以上述措施可以加强光电插座的安全性，并能延长发光源的寿命。
根据本发明的又一个实施例，可以与光缆一起设置导电的电线。较佳的是，电线和光缆是容纳在一根缆线内。当希望把电信号直接连接于数据通信装置同时通过光/电转换将光信号连接于数据通信装置时，可采用上述结构。例如，当用光纤数据通信装置来替换传统的电话系统时，希望用传统的电话线作为备用。传统的接线电话系统可通过电话线向电话设备提供电力，因而即使当公用电力(例如用于电话设备的现场供电)丧失或其它停电情况出现时，电话设备也可以接收并传送信息。通过将导电线与光缆一起设置，可以利用导电线来提供备用电力，和/或可以采用一根与光纤接头平行设置的传统的电话设备。另外，如果在光电插座处不能获得本地电力，则可以利用导电线为光电转换回路供电，甚至为PCB上的电路供电。
根据该实施例，提供了多根与光缆一起设置的导电线。光学插头包括多个RJ型插头触点，每个触点均连接于相应的导电线，插头还包括至少一根光缆。光电插座包括多个RJ型插座触点，它们位于光电插座的壳体内，与相应的RJ型插头触点接触，因而在每根导电线与相应的RJ型插座触点之间形成了电连接。RJ型插座触点可以联接于光电插座的输出端子以便为传统的电话服务提供电力，和/或为插座或PCB上的元件提供电连接。
附图简要说明
图1是根据本发明一实施例的光电插座的前视图；图2是图1所示光电插座的俯视图；图3是图1所示光电插座的底部视图；图4是图1所示光电插座的后视图；图5是图1所示光电插座的侧视图；图6是通过图1所示光电插座一侧的局部剖视图；图7是通过图1所示光电插座一侧的剖视图，在该插座上插有一个根据本发明一实施例的光学插头；图8示出了图1所示光电插头的一种PCB布置；图9更详细地示出了通过图1所示光电插座一侧的剖视图；图10是根据本发明第一实施例的光学插头的俯视图；图11是图10所示光学插头的前视图；图12是图10所示光学插头的侧视图；图13是图10所示光学插头的后视图；图14是根据本发明第二实施例的光学插头的俯视图；图15是图14所示光学插头的前视图；图16是图14所示光学插头的侧视图；图17是图14所示光学插头的后视图；图18是根据本发明第三实施例的光学插头的俯视图；图19是图18所示光学插头的前视图；图20是图18所示光学插头的侧视图；图21是图18所示光学插头的后视图；图22(a)是图10、14和18所示插头的剖视图；图22(b)示出了其内设有一对光纤的光缆；图23示出了根据本发明另一实施例的光电插座；图24示出了根据本发明另一实施例的光电插座；图25示出了图24所示光学插头的侧视图26示出了图24所示光学插头的前视图；图27示出了图24所示光学插头的俯视图；图28是图24所示光学插头的立体图；图29是一光电插座和一磁性转换器模块的示意图；图30示出了一光电转换开关的较佳实施例；图31示出了磁性转换器模块的一个说明性实施例；图32示出了根据本发明的一个光电D-超小型插座；图33示出了可用于图32所示光电D-超小型插座的一个光电转换电路的较佳实施例；图34示出了根据本发明又一实施例的一个绝缘偏移元件；图35示出了图34所示的绝缘偏移元件被部分地插入光学插头的情况；图36示出了图34所示的绝缘偏移元件被全部插入光学插头的情况；图37示出了可与图34-36所示的绝缘偏移元件一起使用的插头。
对各较佳实施例的详细描述图1-9示出了根据本发明的说明性光电插座1和光学插头500。光电插座1是构造成能插入地替换一个标准的RJ45电话插座。参见图1，光电插座1包括一壳体12，该壳体具有一顶侧部10、一对横侧部20、一具有一插孔120的前侧面板30、一底侧部35和一后侧部40。壳体12是用介电材料，例如聚合物(最好是聚碳酸酯)制成。在图1-9所示的本发明较佳实施例中，壳体12的外部尺寸与普通RJ 45型电话插座的壳体相同。插孔120的结构与标准的RJ 45型插座中相应的插孔大体相同。因此，壳体具有一大体矩形的开口，在该开口的底部具有一延伸部125，以便接合光学插头300上的掣子310，如图4所示。壳体12具有一对自前而后延伸的凸肋122。
参见图4、7和9，插座1的壳体12具有一形成在其后表面40上的凹部131。一对孔133从凹部的内表面132向插孔120延伸，因而在插孔120的预定位置上有一对开口135。如图4和7所示，在凹部131内设有一电路板230。电路板230上安装有光电转换电路。在如图4所示的较佳实施例中，光电转换电路包括一用于接收光学信号并将它们转换成电信号的光电二极管、以及一用于接收电信号并发出光脉冲的发光二极管210(“LED”)。LED 210被接纳在一个孔132内，而光电二极管200被接纳在另一个孔132内。
参见图1、3、4和5，电路板230上的光电转换电路连接于从壳体底部向下凸伸的尾销70。尾销70设置在与图8所示的PCB的孔布置相匹配的阵列中。由于光电插座1旨在插入地替换一RJ-45型插座，所以尾销70的阵列与标准的电话RJ连接器中所用的尾销阵列相同。对此，是否设置全部尾销并不是很重要；可以省略一些尾销，或者留一些不与电路板连接。也就是说，只需要利用尾销阵列中的某一些位置。
一对触片110从凹部131内的电路板230上延伸，并穿过壳体内的一个槽136。槽136从图9中看得最清楚。
如图6所示，触片110的机械结构以及触片110安装于壳体的方式最好是与标准的RJ-45型插座所采用的标准触片的对应特征相一致，但在该特定实施例中只设置了两个触片，而在标准的RJ-45型插座上设置了八个触片。在图1中，触片110在中间相互间隔大约0.040英寸(1.02mm)，并且与插孔120的中线等距离间隔，因而它们对应于标准RJ-45型触片对1。与传统的RJ-45型插座一样，触片110包括从插孔120的表面向下并向后延伸的凸伸指，各触片110的自由端设置在一垂直槽内，当把插头300插入插孔120时，触片110可以在插孔120内向上挠曲。如下文所述，触片110联接于电路板230，并与插头300上的一个短路元件540连接。
参见图1、5和6，可以围绕10设置一个金属屏蔽罩壳60，以使插座1免遭PCB上的电子部件的干扰。该屏蔽结构可以与用于数据通信的RJ-45型插座的屏蔽罩壳相同。一对屏蔽销80从壳体的底面向下凸伸，即从由底面限定的平面向下延伸。如图8所示，屏蔽销相互分开并与安装连接器分开，因此，屏蔽销的间隔实际上与通常用来安装和连接RJ-45型插座的屏蔽销的间隔相一致。壳体10还具有一对电路板安装柱50，它们是布置成能咔嗒一声卡配到PCB上的孔内。与一标准的RJ-45型连接器上的电路板安装柱相比，电路板安装孔50的结构与之相同，并且其相对于尾销70和屏蔽销80的位置也相同。图8示出了一标准RJ-45型插座上的相对位置。
图10-13示出了一个适于插入图1-9所示光电插座1内的光学插头500。插头500具有一大致矩形的插头本体501，它是由例如柔性聚合物(最好是聚碳酸酯模制化合物)。插头本体510具有一前表面520、一后表面560、一顶侧部522、一底侧部550、以及一对形成有槽510的横侧部。一弹性掣子310从插头本体501的底侧部310延伸。一对凸起部502、503从靠近插头本体510的前侧520位置的相对侧面512略向外凸伸。一对光缆800、810穿过插头500，各光缆与一环形凸起部543的平面542齐平。当把插头500插入插座1的插孔120时，插座1的凸肋122与插头500上的凹槽510相配合。凹槽510与凸肋122的相互配合可以提供很多有利之处，例如，可以使插头500在插孔120内正确地对准。此外，由于RJ型电话插头不具有相应的凹槽，所以设置凸肋122还可以另外起到阻挡一标准的RJ型电话插头插入的作用。设置与插座1的插孔120内的槽504相配合的凸起部502、503与凹槽510一起可以阻止插头500在插孔内的横向移动。除了凸块和凹槽之外，插头本体501的前部的外尺寸大体与标准的RJ型插头类似。对此，弹性掣子310也具有与标准的RJ型插头大体相同的结构。
插头本体501还包括设置在前表面506和顶面522交界处的一对导槽505、506。导槽505、506的位置与插座内的触片110的位置相对应。插头本体501包括一对光纤孔511，它们从形成在插头后侧部560内的凹部570延伸至凸起543的开口平面。从图22看得最清楚，每个光纤孔511均具有一直径相对较大的部分580、一锥形部分590、以及一在凸起543的平面542上开口的小直径部分595。插头本体501还包括若干个张力释放元件571-574，它们与传统的RJ型插头的张力释放元件的结构大体相同。
在插头本体501的靠近前上边缘的位置上安装了一个金属杆形式的短路元件540。短路元件540跨过或横跨插头本体的导槽505，506横向地延伸。短路片可以设置在比图11和图12所示较低的位置上。在任何情况下，当把插头500插入插座1时，插座1的触片110被接纳在导槽505，506内(如上所述，并且如图10和11所示，在插头的上侧面和前侧面敞开)，并与短路元件540配合，从而在触片110之间建立电连接。
图29和图30示出了根据一较佳实施例的光电转换电路，该电路位于插座1的电路板230上。光电电路600包括前述的LED 210和接收用光电二极管200。尾销70中的两个(“TX-”70.1和“TX+”70.2)连接在LED 210的两端。尾销70.2(TX+)连接于触片110之一，LED 210的输入端连接于另一个触片110。当没有插头300插入插孔120时，触片110相互之间不连接，因而产生一个开路(在图30中，由结点1和2之间的断开的符号开关680表示)，这将使LED 210截止。接收用光电二极管200连接于一放大器610的信号输入端(引线2和3)。放大器610的信号输出端(引线7)连接于尾销70.3中的另一个(表示为“RX+”)。放大器610的接地连接线(引线4，8)连接于局部的或模拟的接地物630。模拟接地物630连接于另一个尾销70.4(表示为RX-)，并通过一感应线圈640连接于主接地物(principle ground)620。放大器610的电力输入连接线(引线1和5)通过一电阻器670连接至一结点690，再通过一绝缘感应线圈650连接至尾销70.2(“TX+”)。结点660还通过一电容器650连接于局部接地物630。感应线圈650和电容器660可使电力输入连接线(引线1，5)与TX+上的信号和瞬态值相隔离。局部接地物930通过一感应线圈640连接于一主接地物电势620。在该实施例中，主接地物电势620是屏蔽罩壳60。换言之，主接地物电势就是壳体接地物电势。局部接地物630可以借助一感应线圈640有效地与施加在主接地物620上的瞬态值隔离。
图29和31示出了用于驱动如图30所示的光电转换电路600的驱动器电路700。较佳的是，驱动器电路700是结合在一个标准的16脚双列直插式安装件(dip mounting)内，并且可以安装在通常用于隔离回路，例如借助电气以太网连接的磁性回路的电路板位置上。因此，图6所示的驱动器回路也被称作“磁转换器”。总的来说，驱动器回路包括一可驱动LED 210的光纤LED驱动器710，以及一可作为光电二极管200之接收器的数据数字化器720。驱动器710和数字化器720可以用任何已知的型式。一种可接受的数字化器720的例子是由Micro Liner生产的ML6622高速数据数字化器，而可接受的驱动器710的例子是由Micro Linear生产的ML6632高速光纤LED驱动器。如图31所示，驱动器710还可以用一离散型放大器711、“与非”门712和晶体管31来加以补充。
使用时，将光电插座1安装到一数据通信装置的电路板上，例如用于个人计算机、路由器、外围装置或类似物的因特网或其它接口卡。插座1是安装在通常用于RJ型插座的安装件内。尾销70被接纳在电路板的相应孔内，并且例如借助传统的焊接技术而电连接于电路板上的轨道。插座1借助壳体上的安装柱50保持在电路板上，这些安装柱50卡配在电路板上的相应孔内。如图29和31所示的驱动器电路或其它合适的驱动器电路通过电路板上的轨道连接于插座的合适的尾销70。较佳的是，驱动器700的轨迹与传统的设计成可替换的磁性芯片的轨迹相对应，因而光电插座1和驱动器电路700可以插入式地替换传统的RJ型插座和磁性芯片，无需改变PCB的轨迹。
图23至28示出了根据本发明另一实施例的光电插座1和插头500，其中与图1-22所示相类似的构件采用了相同的标号。插头500类似于图10-14所示的插头，并具有大体矩形的插头本体501，它是由例如柔性聚合物的介电材料(最好是聚碳酸酯模制化合物)制成。插头本体510具有一前表面520、一后表面560、一上侧部522、一底侧部550、以及一对形成有槽510的横侧部512。一弹性掣子310从插头本体501的底侧部310延伸。一对凸起502、503从靠近插头本体510的前侧520的相对侧面512略向外凸伸。然而，前表面520具有一大体平的表面，在该平面上具有一垂直延伸的凹槽1500，光缆800、810于此终止并与前表面520的平面齐平。光电插座1类似于图1-9所示的插座，并包括一壳体12，该壳体具有一顶侧部10、一对横侧部20、一形成有一插孔120的前表面30、一底侧部35、以及一后侧部40。与图1-9所示的插座一样，插孔120的结构也与标准的RJ-45型插座大体相同，该插座具有一大致矩形的开口，在开口的底部具有一延伸部125，以便结合光学插头300上的掣子310，插座还具有一对自前而后延伸的凸肋122。然而，插座1包括一垂直延伸的隔离杆1600，它与图24所示插头500上的凹槽1500相配合，以便防止在一根光缆上接收或传送的光线射到其它光缆上。
下面将结合图22a和22b来描述光缆在插头500内端接的方式。具有一对屏蔽塑料光纤800，810的光缆900可以用这样的方式端接，即，除去一部分外护套930，暴露出屏蔽光纤910，920，剥除光纤910，920上的一部分护套940，剥除的长度略大于光纤孔511的小直径部分595。将每根光纤插入到插头本体内的光纤孔511内，使裸露的光纤910，920伸出每一光纤孔511的前端。例如借助一剃刀状的刀片，将光纤910，920切割成与凸起543的平面541齐平。最好是能提供一根连接工具，该工具具有一用于接纳插头本体的承口，并且当插头本体被接纳在该工具承口内时，可以使刀片横跨插头本体的前端面移动。该连接工具还可以迫使每个张力释放元件向下，使张力释放元件在断裂点573处与本体的其余部分断开，并使张力释放元件绕铰接点571向下枢转，这样就能使张力释放元件与光缆的外护套或单根光纤的护套相啮合。此时，端接完毕的光缆即可使用。
为了将光缆连接于插座1，可将插头500插入插座1的插孔120，如图7所示。插头500内的凹槽510与插座1的凸肋122配合，使插头500在插孔内精确地定位。插头500的前表面上的环形凸起部543进入孔133的开口135，从而使由插头500保持的光纤910，920可以精确地对准插座的开口135之一。于是，每根光纤就可以与插座的LED或接收用光电二极管光学地连通。插头500上的弹性掣子310与插孔120的一根相应的延伸部125配合。插头本体侧面的凸起部502，503接合在插孔120侧壁内的槽504中(图9示出了其中之一)。当把插头插入插孔时，导槽505，506配合并引导触片110。两个触片110都与插头500上的短路片540接触，从而使尾销70.2(TX+)连接于LED 210的输入端(如同在图30中将符号开关580闭合)并使LED 210工作。
在这种方式下，光缆连接于数据通信装置。出现在与接收用光电二极管对准的光纤上的光信号被光电二极管200转换成电信号，由放大器610放大，并作为RX+尾销70.3和RX-尾销70.4两端的信号传送至磁性转换器或驱动器回路700。随后借助磁性转换器700的数据数字化器对接收到的信号进行进一步的处理，以便提供一个具有传统数字逻辑值(例如ECL逻辑值、TTL逻辑值，等等)的信号。信号从磁性转换器传送至数据通信装置的的电路，以便用传统的方式加以处理。从数据通信装置传来的信号被施加到磁性转换器700的LED驱动器上，然后在TX+和TX-的尾销70.2、70.1处进入光电转换回路600，由LED 210转换成光信号，再送入与LED 210对准的光纤。
图18-21示出了根据本发明又一实施例的插头，其中与图1-9和22相同的元件用了与之相同的标号。该插头类似于图10-14所示的插头，只是图18-21所示的插头包括一个介于光纤孔511之间、从凹部570沿纵向向前延伸的电线孔1010。电线孔1010几乎延伸至插头的前端，但并没有在前端520开口。在图10-14的短路片540的位置上，图18-21的插头包括一对绝缘偏移触片1012。此外，插头本体501包括一对IDC通道1020，它从顶面522向下延伸并在靠近电线孔1010的前端处与其连通。在图20所示的情况下，绝缘偏移触片1012在IDC通道1020内处于升高位置，并设置成与导槽505，506对准。一旦将绝缘电线插入相应的电线孔1010，相应的绝缘偏移触片1012就向下移动，以偏移环绕各电线的绝缘材料，并在绝缘偏移触片1012和电线之间形成电连接。绝缘偏移触片1012、导槽505，506、以及IDC通道1020的结构可以与标准的RJ型插头所采用的结构相同。图18-21的插头500还具有一电线张力释放元件1022。图18-21所示的插头500是供一同时具有被包覆的光纤和被包覆的导电线的光缆使用的。使用时，需如上讨论的那样将缆线的外护套除去并将光纤暴露出来，并且如上讨论的那样，将光纤插入光纤孔，并使光纤从插头的前端伸出。随后，将被包覆的导电线插入电线孔。将光纤切割成与凸起部543的平面542齐平，同时，迫使绝缘偏移触片向下刺穿电线的绝缘层而与电线电接触。随后，将电线张力释放元件1022向下压而与电线上的绝缘套接触，从而将电线固定到位。其它的张力释放元件(571-574)可以用上述方式将光纤锁定在位。可以设想采用一种工具来保持插头500，并进行上述作业。
用于图18-21所示插头的插座1与上述的插座1相同，只是触片110没有连接于插座1的TX+尾销70.2。相反，各触片110直接连接于另一个尾销(例如74.5至74.8)。当把图18-21所示的插头插入插座1的插孔时，如上所述，各光纤与插座1的相应元件光学连通，每个触片110与相应的绝缘偏移触片配合，因而与光缆的一个相应的电线电接触。在这种方式下，缆线的电线通过插座1上的相应尾销与数据通信装置电路板上的合适轨迹实现电连接。
在图18-21所示的实施例中，LED 210保持连续的激活。在图14-17所示的又一个实施例中，设置了图1-8所示实施例中的短路片和图18-21所示实施例中的绝缘偏移触片1012。根据该实施例，插座1包括四个触片110，其中的两个与短路片540配合，而另外两个与相应绝缘偏移触片1020配合。
虽然上述各实施例是比较理想的，因为它们能提供一种特别有效、经济和可靠的设计，但还可以设置各种机构，以便当把插头从插座1中取出时，可以使LED 210截止。例如，可以在插孔内可移动地安装一个联接于插座内的一对开关触片的传感元件，该传感元件可以被偏压，因而当插孔内没有插头而处在闲置状态时，开关是断开的。一旦将插头插入插孔120，传感元件移动，开关闭合，于是LED激活。在一较佳实施例中，对图1所示的触片110进行了改进，使得触片110中第一片与插头接触，并被迫与第二触片机械配合。在这种配置中，第一触片是像传统的RJ型插座触片那样弹性地安装在插孔内，因此，当没有将插头500插入插座时，该触片受到偏压而形成一个开路。此外，如上所述的短路片540可以用与插头本体形成一体的金属元件来代替。例如，插头本体本身可以全部或部分地用金属制成，并且可以用与短路片相同的方式与传感触片配合。在又一个实施例中，可以将由短路片提供的常开的插头闭合型配置颠倒过来，使得插座内与LED并联连接的开关是常闭的，使LED截止，而当一插头插入时，开关断开，使LED激活。另外，当在RX+和RX-上没有收到信号时，使LED截止(通过TX+、TX-引线)，就可以使LED不能用于磁性转换器回路700。最后，LED的截止功能和电传送的电线连接功能是可以完全省略的。
虽然上面是结合一RJ45型轨迹进行了描述，但应该理解，本发明也可以用于其它RJ型连接器，例如RJ11和RJ38型连接器和插头。
另外，在本发明的另外一个实施例中，可以将插座布置成安装在常用于各类连接器(例如图32所示的D-超小型连接器)的电路板上的安装件内。这样一种插座的外壳的实际尺寸最好是不大于其所替换的D-超小型连接器的尺寸。这种壳体通常大于RJ插座的壳体。在这种配置下，插座内的插孔和相应的插头可以具有不同于以上所述的结构。然而，最好是采用与上述相同的结构，以便使插头500与系统内的所有光学插头兼容。图32示出了一光学插头500，以及三个具有不同尺寸的D-超小型光纤插座1100。每个插座的尺寸和轨迹与其将要替换的标准型D-超小型插座的尺寸和轨迹相对应。在这种方式下，D-超小型光学插座1100可以插入地替换标准的电气D-超小型插座。每个插座1100内具有一光电转换和处理回路1200。图33示出了一个示意性的回路1200。回路1200包括一LED 210和一接收用光电二极管，它们安装在插座1100内，以与如上结合图1-30所述相同的方式与插头500形成光学连接。回路1200进一步地包括一信号处理芯片1210，例如Acapella制造的ACS 104光纤调制解调器，以及连接于各尾销1400的整流二极管1220。本技术领域的普通技术人员应该理解，若二极管两端的电势小于一阈值(例如+0.7伏特)，那么该二极管几乎形成开路，若二极管两端的电势大于阈值，则该二极管接近短路。因此，电容器1230可以由出现在二极管1220的输入端(左侧)上的正信号充电。电容器1230可储存由二极管1220而来的电能，并将该电能供给至信号处理芯片1210的适当接头。电容器1230还可为LED 210的工作提供电能。该回路中的电接头或“引脚”是结合图中的符号D-子引脚来表示的。然而，在该系统内没有D-超小型连接器。插座1100代替了D-超小型连接器。相应于D-超小型连接器的尾销位置，插头在相应位置具有尾销1400(部分表示)。图10中的符号型D-子引脚可识别出插座的哪一个引脚对应于传统的D-超小型连接器的尾销。
图34-37示出了被包覆的光纤800，810的变化型张力释放元件，其中与图1-33所示相同的部件用相同的标号表示。插头500的结构与图18-22所示大致相同。然而，在绝缘偏移元件(IDM)的通道1900内设置了一个IDM 1700。IDM1700包括一对偏移元件1710和四个固定元件1720。参见图36，这时的IDM1700处在IDM通道1900的预插入位置上。一旦如上所述和如图36所示的那样将光纤800，810插入插头，IDM 1700在IDM通道1900内被向下压，偏移元件1710刺穿绝缘层940，但不触及光纤910，920。此外，当IDM被向下压时，固定元件1720牢牢地嵌入在IDM通道1900的壁内。在这种方式下，IDM1700可将光纤800，810固定在插头500内。借助这种构造，当把导电线和光纤设置在一根缆线内时，外侧的缆线护套930可以进入凹部570，由于光纤已经由IDM 1700独立地固定在凹部1700前方，并且导电线已经由IDC1012独立地固定在凹部的前方，因而张力释放元件571-574可分别与光纤和导电线配合。
另外，在图34-37所示的结构中，由于可通过张力释放元件571-574来提供张力释放，所以可省略张力释放元件1022。相反，在图18-21所示的实施例中，外侧的缆线护套不进入凹部570。如图21清楚可见，外侧的缆线护套930在凹部570以外剥除，张力释放元件571-574只与各光纤800，810接触，不与其内既有光纤又有导电线的外侧缆线护套930配合。
以上主要针对本发明的可插入地替换RJ和D-超小型连接器的情况进行了描述。但应该理解，虽然如上所述的插入式地替换电连接器具有相当大的优点，但根据本发明的其它实施例，并非一定要将连接器构造成插入式替换的形式。对此，在将光电插座安装到新设备上的应用场合，不一定必须提供一个与RJ或D-超小型连接器相同的尾销阵列，或者需保证插座的外部尺寸不超过传统的RJ型或D-超小型连接器的外部尺寸。尽管如此，该实施例还是能提供这样的优点，即，可以为光纤连接器提供内部的光电转换元件，可以采用熟悉的RJ或D-超小型模块式的插座和插头的机械名称。
权利要求
1.一种与电子数据通信装置一起使用的光缆插座，所述通信装置具有一电路板和一位于所述电路板上的安装件，电路板具有预定的结构，并适于保持一用于将缆线连接器连接于电路板的电子数据缆线连接器，所述光缆插座包括(a)一壳体；(b)一位于所述壳体内的电路，它包括至少一个安装在所述壳体内的光电转换装置；(c)一位于所述壳体内的插孔，用于接纳光缆上的插头，并使该光缆中的至少一根光纤与所述至少一个光电转换装置保持光学连通；(d)多个位于所述壳体上的安装触片，它们连接于所述电路并且布置在所述预定结构内，该光缆插座可以安装在一电路板上，代替一缆线连接器，使所述数据通信装置连接于一光纤数据光缆。
2.如权利要求1所述的光缆插座，其特征在于，该插座可以替换9脚的D-超小型电子数据缆线连接器，所述光缆插座上的所述安装触片的预定结构与9脚的D-超小型电子数据缆线连接器的电路板安装触片的结构相同。
3.如权利要求1所述的光缆插座，其特征在于，该插座可以替换15脚的D-超小型电子数据光缆连接器，所述光缆插座上的所述安装触片的预定结构与15脚的D-超小型电子数据缆线连接器的电路板安装触片的结构相同。
4.如权利要求1所述的光缆插座，其特征在于，该插座可以替换25脚的D-超小型电子数据光缆连接器，所述光缆插座上的所述安装触片的预定结构与25脚的D-超小型电子数据缆线连接器的电路板安装触片的结构相同。
5.如权利要求1所述的光缆插座，其特征在于，该插座可以替换RJ-45电话缆线连接器，所述光缆插座上的所述安装触片的预定结构与RJ-45型电话缆线连接器上的电路板安装触片的结构相同。
6.如权利要求1所述的光缆插座，其特征在于，它还包括一安装在所述壳体内的储能元件、用于收集从插座传输而来的电子数据信号的能量的装置，所述壳体内的所述回路是由所述储能元件提供电能。
7.如权利要求6所述的光缆插座，其特征在于，所述回路还包括一信号处理元件，用于改善传入或传出所述光电元件的电子数据信号，所述信号处理元件是由所述储能元件提供电能。
8.一种与电子数据通信装置一起使用的光缆插座，所述通信装置具有一电路板和一位于所述电路板上的安装件，所述电路板具有一用于RJ型电话缆线插座的安装件，所述光缆插座包括(a)一壳体；(b)一位于所述壳体内的电路，它包括至少一个安装在所述壳体上的光电转换装置；(c)一位于所述壳体内的插孔，用于结合一光缆上的插头，并且并使该光缆中的至少一根光纤与所述至少一个光电转换装置保持光学连通；(d)多个位于所述壳体上的安装触片，它们连接于所述内部电路并且布置在对应于RJ型电话插座之端接结构的一个端接结构中，该光缆插座可以安装在一电路板上，代替一RJ型电话缆线连接器，使所述数据通信装置连接于一光纤数据光缆。
9.如权利要求8所述的插座，其特征在于，所述壳体包括一底面，所述端接触件设置在所述底面上。
10.如权利要求9所述的插座，其特征在于，所述端接触件包括从所述底面向下凸伸的尾销。
11.如权利要求10所述的插座，其特征在于，所述各尾销设置在一个阵列的各个位置上，该阵列包括沿所述底面横向延伸的前排和后排位置，所述前排和后排的纵向间隔距离是大约2.54mm，每一排中的各个位置之间的间隔是大约2.54mm，后排的各个位置与前排的各个位置错开大约1.27mm。
12.如权利要求10所述的插座，其特征在于，它还包括一至少部分围绕和包围所述壳体的导电屏蔽罩壳，所述屏蔽罩壳包括从所述壳体的底面向下凸伸的屏蔽销。
13.如权利要求10所述的插座，其特征在于，它包括一对固定于所述壳体并从壳体底面向下凸伸的固定柱。
14.如权利要求8所述的插座，其特征在于，所述壳体是构造成能装配在长、宽、高分别不超过22mm、23mm和21mm的空间内。
15.如权利要求8所述的插座，其特征在于，所述电路内的所述至少一个光电转换装置包括一发光装置和一接收用光电装置，所述电路还包括一连接于所述接收用光电装置的放大器。
16.如权利要求15所述的插座，其特征在于，所述端接触件包括一对连接在所述发光二极管两端的信号发送用触片和一对信号接收用触片，所述放大器具有连接于所述接收用光电装置的信号输入接头、一连接于第一信号接收用触片的信号输出接头、一连接于第二信号接收用触片的局部接地接头、以及一连接于所述信号发送触片之一的供电接头，所述放大器是通过在所述信号发送触片之一和所述第二信号接收用触片之间施加一直流电势来供电的。
17.如权利要求16所述的插座，其特征在于，它还包括一主接地物和一局部接地物，所述局部接地物通过所述回路内的一感应线圈连接于所述主接地物，因而通过在所述发送信号触片和所述主接地物之间施加一直流电势，就可以施加一直流电势。
18.如权利要求17所述的插座，其特征在于，它还包括一至少部分地围绕和包围所述壳体的导电的屏蔽罩壳，所述屏蔽罩壳限定了所述主接地物。
19.如权利要求16所述的插座，其特征在于，它还包括一联接在所述供电接头和所述信号发送触片之一之间的感应线圈，以便衰减从所述信号发送触片至所述放大器的所述供电接头的AC信号分量。
20.如权利要求1所述的插座，其特征在于，它还包括当没有插头插入所述插孔时，使至少一个所述光电转换装置截止的装置。
21.如权利要求20所述的插座，其特征在于，所述电路内的所述至少一个光电转换装置包括一发光装置，当没有插头插入所述插孔时，所述截止装置可以使所述发光装置截止。
22.如权利要求21所述的插座，其特征在于，所述用于使发光装置截止的装置包括一对安装在所述壳体内并伸入所述插孔的传感触片，当有一插头插入插孔时，所述触片适于配合插头，因此，只有当一插头插入插孔时，传感触片才通过插头相互接通。
23.如权利要求22所述的插座，其特征在于，所述各传感触片串联于所述发光装置。
24.如权利要求21所述的插座，其特征在于，所述用于截止的装置包括一安装于所述壳体的传感元件，该元件可在一待用位置和一偏移位置之间移动，所述传感元件在待用位置上伸入所述插孔，所述用于截止的装置还包括一用于将所述传感元件压向所述待用位置的弹性元件、以及一对传感触片，其中至少一个传感触片联系于所述传感元件，因而当所述传感元件在所述的两个位置之间移动时，所述传感触片断开或闭合。
25.如权利要求24所述的插座，其特征在于，所述传感元件、弹性元件和所述传感触片中的一个一体形成为单个元件。
26.如权利要求1所述的插座，其特征在于，它还包括安装于所述壳体并延伸入所述插孔的电传送触片，所述电传送触片适于配合所述光缆插头上的电触片，所述电传送触片连接于所述安装触片中的一些，因而所述插座可以与所述光缆电联接和光学连接。
27.如权利要求26所述的插座，其特征在于，所述电传送触片的构造和间隔对应于RJ型电话缆线插座内的电传送触片的构造和间隔。
28.一种与电子数据通信装置一起使用的光缆插座，所述光缆插座包括(a)一壳体；(b)一位于所述壳体内的电路，它包括至少一个安装在所述壳体上的光电转换装置；(c)一位于所述壳体内的插孔，用于结合一光缆上的插头，并使该光缆中的至少一根光纤与所述至少一个光电转换装置保持光学连通；(d)位于所述壳体上并连接于所述电路的端接触件，从而使所述光缆插座可以连接于数据通信装置；以及(e)当没有插头插入所述插孔时，用于使所述至少一个光电转换装置截止的装置。
29.如权利要求28所述的插座，其特征在于，所述电路内的所述至少一个光电转换装置包括一发光装置，当没有插头插入所述插孔时，所述截止装置可以使所述发光装置截止。
30.如权利要求29所述的插座，其特征在于，所述用于使发光装置截止的装置包括一对安装在所述壳体内并伸入所述插孔的传感触片，当有一插头插入插孔时，所述触片适于配合插头，因此，只有当一插头插入插孔时，传感触片才通过插头相互接通。
31.如权利要求30所述的插座，其特征在于，所述各传感触片串联于所述发光装置。
32.如权利要求29所述的插座，其特征在于，所述用于截止的装置包括一安装于所述壳体的传感元件，该元件可在一待用位置和一偏移位置之间移动，所述传感元件在待用位置上伸入所述插孔，所述用于截止的装置还包括一用于将所述传感元件压向所述待用位置的弹性元件、以及一对传感触片，其中至少一个传感触片联系于所述传感元件，因而当所述传感元件在所述的两个位置之间移动时，所述传感触片断开或闭合。
33.如权利要求32所述的插座，其特征在于，所述传感元件、弹性元件和所述传感触片中的一个一体形成为单个元件。
34.一种与电子数据通信装置一起使用的光缆插座，所述光缆插座包括(a)一壳体；(b)一位于所述壳体内的电路，它包括至少一个安装在所述壳体上的光电转换装置；(c)一位于所述壳体内的插孔，用于结合一光缆上的插头，并使该光缆中的至少一根光纤与所述至少一个光电转换装置保持光学连通；(d)位于所述壳体上并连接于所述电路的端接触件，从而使所述光缆插座可以连接于数据通信装置；以及(e)安装于所述壳体并延伸入所述插孔的电传送触片，所述电传送触片适于配合所述光缆插头上的电触片，所述电传送触片连接于所述安装触片中的一些，因而所述插座可以与所述光缆电联接和光学连接。
35.一种用于端接光缆的插头，包括一插头本体，该插头本体具有一前端和一后端，并具有适于插入一插座之插孔的外部结构，并且是插头的前端伸入所述插孔，所述插头本体限定了至少一个在所述前端和后端之间延伸的光纤孔，至少一根光纤可以位于该孔内，光纤的一端靠近本体的前端，光纤从本体的后端伸出，所述插头本体上具有一导电的短路元件。
36.如权利要求35所述的插头，其特征在于，所述本体是用介电材料制成，短路元件包括设置在所述本体上靠近其前端的金属元件。
37.如权利要求36所述的插头，其特征在于，所述插头本体大致是矩形实心的，并具有沿前后方向延伸的左、右、上、下侧部，所述短路元件暴露在本体的上侧。
38.如权利要求37所述的插头，其特征在于，在所述本体顶部靠近前边缘处设有至少两个导槽，用于配合并引导插座上的触片与短路元件配合。
39.一种用于端接光缆的插头，包括一用介电材料制成的插头本体，该插头本体具有一前端和一后端，并具有适于插入一插座之插孔的外部结构，并且是插头的前端伸入所述插孔，所述插头本体限定了至少一个在所述前端和后端之间延伸的光纤孔，至少一根光纤可以位于该孔内，光纤的一端靠近本体的前端，光纤从本体的后端伸出，所述插头本体还具有至少一个从后端延伸入本体的电线孔以及一个或多个安装在本体上以便与电线孔内的电线的导体相配合的电触片，所述电触片暴露于插头本体的外侧，以便与插座触片配合。
40.如权利要求39所述的插头，其特征在于，所述触片包括至少两个绝缘偏移触片，它们靠近本体前端并暴露于本体的上侧，所述本体上侧靠近前边缘处还具有导槽，以便配合并引导插座上的触片与插头的绝缘偏移触片相配合。
41.如权利要求38所述的插头，其特征在于，所述插头本体基本上是RJ型电话插头的尺寸和形状，所述导槽的间隔对应于RJ型电话插头上的导槽的间隔。
42.一种用于端接光缆的插头，包括一插头本体，该插头本体具有一前端和一后端，并具有与RJ型电话插头相对应的外部结构，所述插头适于插入一插座内的插孔，并且是本体的前端伸入所述插孔，所述插头本体限定了至少一个在所述前端和后端之间延伸的光纤孔，至少一根光纤可以位于该孔内，光纤的一端靠近本体的前端，光纤从本体的后端伸出。
43.如权利要求40所述的插头，其特征在于，所述插头本体基本上是RJ型电话插头的尺寸和形状，所述导槽的间隔对应于RJ型电话插头上的导槽的间隔。
44.如权利要求8所述的插座，其特征在于，它还包括安装于所述壳体并延伸入所述插孔的电传送触片，所述电传送触片适于配合所述光缆插头上的电触片，所述电传送触片连接于所述安装触片中的一些，因而所述插座可以与所述光缆形成电联接和光学连接。
45.如权利要求1所述的插座，其特征在于，所述多个安装触片包括端接触件和固定柱。
46.如权利要求8所述的插座，其特征在于，它还包括当没有插头插入所述插孔时，用于使所述至少一个光电转换装置截止的装置。
全文摘要
本发明提供了一种可以插入式地替换诸如RJ型或D－超小型插座之类标准电插座的光电插座(40)。光电插座(40)包括壳体(12)和多个用于连接至电路的电气端子(70),壳体上具有用于接纳光学插头(500)的插孔(120),插头上联有光缆。各端子(70)最好是布置在一个预定的阵列中,该阵列对应于一标准电插座的端子阵列(70)。一光电转换电路设置在壳体(12)内,它可以将来自光插头的光信号转换成电信号,通过各端子(70)传送至电路,并可以将来自电路的电信号通过端子(70)转换成光信号,再传送给光插头(500)。
文档编号G02B6/38GK1244928SQ97199004
公开日2000年2月16日 申请日期1997年10月22日 优先权日1996年10月22日
发明者R·M·沙夫, R·B·洛德, D·伊姆施维勒 申请人:斯图尔脱联接体系股份有限公司